מהו שדרוג Ethereum 2.0: האם כללי המשחק עומדים להשתנות ?

רקע
המטרות העיקריות של איתריום2
Proof Of Stake
מה זה shards?
Beacon Chain
Docking
השלבים ליישום לאיתריום2

רקע 

נתחיל בסקירה כללית של מה זה Ethereum 2.0 ולמה בכלל צריך אותו בכלל.
איתריום 2 הוא מערך שדרוגים לרשת האיתריום, שמטרתם להפוך את איתריום לרשת יותר סקלבילית, מאובטחת ויציבה. על שינויים אלה עובדים מספר צוותים שונים במערכת הפיתוח של Ethereum, וכל צוות מתמקד בבניית חלק ספציפי מכל השדרוג.

המטרות העיקריות של איתריום2:

סקלביליות

רשת Ethereum הנוכחית תומכת בכ-50 עסקאות בשנייה. נתון זה, מגביל את האפשרות לביצוע של מיליוני עסקאות בו זמנית ובכך עוצר את ההתפתחות יישומים מבוזרים. כדי להפוך את רשת איתריום לרחבה יותר, שדרוג איתריום2 שואף לתמוך באלפי עסקאות בשנייה.
הערה חשובה – הגידול בעסקאות לא אמור לעלות את מחיר העמלות ברשת.

בטיחות

עניין האבטחה של רשת מבוזרת היא תמיד בראש סדר העדיפויות. איתריום2 שואף להגביר את האבטחה של הרשת לכל צורות ההתקפה כולל "התקפה 51%" שבה מישהו יכול לכפות במרמה שינויים ברשת, על ידי שליטה ברוב כוח המחשוב.

קיימות וחיסכון באנרגיה

מודל המשמש את רשת אתריום הנוכחית מבוסס על הוכחת עבודה (proof-of-work). שיטה זו דורשת הרבה כוח מחשוב ואנרגיה. איתריום2 שואף להפוך את הרשת לטובה יותר עבור הסביבה על ידי החלפת השיטה  מ-proof-of-work ל-Proof of Stake.

מה שמעניין הוא שכל המטרות הללו היו כמעט תמיד במפת הדרכים של אתריום, והן נדונו עוד לפני שהרשת הושקה רשמית.
נתחיל באחד מהשינויים הגדולים ביותר – מעבר משיטת כרייה של proof of work לשיטת Proof of Stake.

Proof Of Stake

המודל הנוכחי של את'ריום – proof of work (הוכחת עבודה) – הוא גישה ידועה ומוערכת בקרב מפתחים בתחום המטבעות הקריפטוגרפיים.
בהוכחת עבודה, כורים משקיעים את המשאבים שלהם – בעיקר בחומרה ובחשמל- כדי לאמת עסקאות ולאבטח את הרשת. מודל זה דורש כמויות אדירות של אנרגיה כדי לעבד עסקאות ולהגן על הרשת מפני "מתקפת 51%".

Proof of Stake מנסה לטפל בבעיית צריכת החומרה הרבה ובנוסף בצריכת החשמל על ידי היפטרות מהכורים לחלוטין. הבעיה העיקרית הינה צריכת רף חומרה גבוה והאפקט של זה הוא צריכת חשמל בכמות אדירה.
במקום מכונות שיאבטחו את הרשת, מודל הנעילה של Proof of Stake נשען על תמריצים כלכליים.

ב-Proof of Stake, משתמשים שרוצים לאבטח את הרשת, נועלים את ה-ETH שלהם והופכים למאמתים (כורים). כל מאמת מתומרץ על ידי קבלת מטבעות. בדומה לכורים ב-proof of work, הכורים מקבלים גם את תגמול הבלוק וגם את דמי העסקה.

כדי להרתיע מאמתים לנסות לרמות את המערכת ולבצע הונאות, מערכת Proof of Stake מיישמת מנגנון הנקרא "slashing" בו מאמתים מאבדים חלק מה-ETH שלהם אם הם מחליטים לפעול בצורה לא ישרה.
בשביל להצליח במתקפת 51% במערכת Proof of Stake, התוקף יצטרך לשלוט ב-51% מהכוח, מה שיחייב אותו להחזיק 51% מכלל ה-ETH שהונפק עד היום – סכום עצום.
בטבלה הבאה ניתן לראות כמה עולה לבצע התקפת 51% על מטבעות שונים בשיטת POW נכון לסוף שנת 2020 – לטבלה.
בשביל לבצע התקפת 51% בשיטת POS באיתריום יצטרכו התוקפים להחזיק חצי מכמות האיתריום שקיום עומדת על סכום של 193,125,817,400$.
במילים אחרות, קשה הרבה יותר לתקוף רשת שמתבססת על POS מאשר מערכת המבוססת על POW.

על מנת להיות אחד מכורי איתריום, נדרשים לפחות 32 מטבעות ETH. אפשר גם לכרות עם פחות מ-32 מטבעות על ידי שימוש בבריכות כרייה, למשל, Rocketpool.

התגמול שמקבלים המאמתים תלוי בכמות המטבעות שננעלו במערכת על ידי כלל המאמתים. התשואה יכולה להיות יותר מ-18% בשנה אם יש פחות ממיליון מטבעות ETH שננעלו. והתשואה יכולה להיות 1.81%, אם יש יותר מ-100 מיליון מטבעות במערכת.

התשואה בסטאקינג איתריום ביחס לכמות המטבעות שננעלו

Proof of Stake, הופך את אתריום לבר קיימא על ידי הסרת הצורך בכורים המשתמשים באנרגיה רבה. השיטה הופכת את המערכת לבטוחה יותר בכך שהיא מקשה על "התקפת 51%". בנוסף, השיטה הופכת את הרשת סקלבילית יותר ממודל Proof of Work, שכן ככל הנראה השדרוג יביא לדילול כמות כוח המחשוב על פני מספר רב של shards.

מה זה shards?

המושג shards אינו ספציפי לשדרוג איתריום. זהו למעשה תהליך נפוץ במדעי המחשב המאפשר פיצול מסד נתונים למספר מקרים, שכל אחד מהם מכיל חלק מכל מערך הנתונים. כל מקרה ידוע כ"shard".

כשמדובר באיתריום2, כל "shard" הוא בעצם שרשרת חדשה ונפרדת. בתחילה יהיו 64 כאלה. זה יעזור לפתור את בעיית הסקילביליות של איתריום מכיוון ש-shards יאפשרו לפצל את עומס הרשת.

נוסף על כך, כל צומת איתריום תצטרך להריץ רק את אחד ה-shards. המשמעות היא אחסון תת-קבוצה קטנה בלבד של נתונים ובכך הקלה על תפעול הצומת ללא צורך בחומרה יקרה.
המשמעות של כרייה קלה יותר הינה האפשרות למשתמשים רבים יותר להריץ צמתים. ובכך לגרום לביזור נרחב ואבטחה גדולה יותר של הרשת.

Beacon Chain

טכנולוגיית Beacon Chain היא פתרון חשוב נוסף שיש להבין בכדי לדעת איך עובד שדרוג איתריום2.
הטכנולוגיה אחראית על תיאום מערכת Proof of Stake, על ידי הקצאה אקראית לאימות של shards שונים. האקראיות חשובה מכיוון שהיא מונעת מהמאמתים להתקשר ולהשתלט על shard.

Beacon יוצרת בעצם רשת Proof of Stake חדשה הפועלת במקביל לרשת האיתריום המקורית. השקתה היא אחד הדברים הראשונים במפת הדרכים של שדרוג איתריום2.
תחילה, מאמתים יכרו בלוקים חדשים ל-Beacon Chain אך הם לא יאמתו את העסקאות על רשת ה- Ethereum. האימות הסופי יתאפשר ברגע שהשרשרת הנוכחית תהפוך לאחד מ-shards של איתריום2.

Docking

זהו החלק האחרון להשלמת הפאזל והבנה מהו שדרוג Ethereum 2.0
Docking הוא תהליך בו שרשרת הבלוקים של אתריום הנוכחית הופכת לאחד מה-shards  ב-Proof of Stake של איתריום2.
תהליך זה יסמן גם את סופו של Proof of Work באתריום (השיטה שקיימת כיום) ואת המעבר המלא למודל Proof of Stake החדש.

Docking תביא את היכולת להריץ חוזים חכמים במערכת Proof Of Stake. נוסף על כך, היא תאפשר לייבא את ההיסטוריה המלאה של אתריום, מה שיסייע במעבר חלק לכל מחזיקי ה-ETH למערכת החדשה.

ויטליק בוטרין בהסבר על איתריום 0.2

השלבים ליישום לאיתריום2

בואו נראה איך כל המושגים שדיברנו עליהם במאמר זה, ישתלבו בשדרוג איתריום2. 

שלב 0 – הוא השלב הראשון של השדרוג המתמקד בהשקת Beacon Chain. כדי לבצע את השדרוג, יש להגיע לסף של 16,384 מאמתים. כמות המאמתים הנדרשת הושגה כבר ב-24 בנובמבר 2020.

שלב 1 – השלב הבא, מתמקד ב-sharding  או אם להיות ספציפיים יותר – ייבוא נתוני העבר של איתריום.

שלב 1.5 – לאחר סיום שלב 1, השלב הבא הוא שלב 1.5 המתמקד ב-Docking, מה שהופך את שרשרת האיתריום הנוכחית לאחד ה-shards  באיתריום2.
 נראה ששלב 1 ושלב 1.5 יתבצעו ביולי 2021.

שלב 2 – לאחר שלב 1.5 ישנם 2 תרחישים אפשריים. או שהשילוב של ייבוא נתונים והטמעה תספיק ואין צורך בשלבים נוספים. או שאולי עדיין יהיה צורך בפתרון ל-sharding וביצוע מלא שיביא אותנו לסיום השדרוג.

לסיכום,

העדכון של איתריום יכול בהחלט להיות Game Changer בשוק הפיננסים המסרותי שאנו מכירים.
במידה והפתרונות שכתבנו במאמר יישומו באופן מלא, השיפור ישפיע באופן חיובי על עולמות החוזים החכמים, DeFi ומוצרים רבים ונוספים.